传感器分类

电阻式传感器：基本原理：是将被测的非电量转化成电阻值的变化，在通过转换电路变成电压或电流输出的一类传感器，通过测量电阻值变化达到测量非电量的目的。

应用：测量力、压力、位移、应变、加速度、温度等非电量参数，还适合动态测量。

应变式传感器：是一种具有较长应用历史的传感器，包括应变式加速度传感器，其工作原理：在应变梁的一段固定惯性质量块，梁的上下粘贴应变片，传感器内腔充满硅油，以产生必要的阻尼。

测量时，将传感器壳体与被测对象刚性连接。

当有加速度作用在壳体上时，由于梁的刚度很大，惯性质量块也以同样的加速度运动，产生的惯性力与加速度成正比。

惯性力的大小由梁上的应变片测出。

限位块使传感器过载时不被破坏。

应用：常用于低频振动测量中，被广泛应用于工程测量和科学实验中。

应变式传感器优点：其具有尺寸小、重度轻、结构简单、使用方便、响应速度快等。

这种传感器一般由弹性元件和电阻应变片构成，工作时利用金属弹性元件的电阻应变效应，将被测物变形转换成电阻变化。

压阻式传感器：包括压阻式加速度传感器，其工作原理：采用单晶硅作悬臂梁，在其近根部扩散四个电阻。

当梁的自由端的质量块收到加速度作用时，在梁上收到弯矩和应力，受电阻值发生变化。

电阻相对变化与加速度成正比。

有四个电阻组成的电桥将产生与加速度成正比例电压输出。

在设计时，恰当地选择传感器尺寸及阻尼系数，则可用来测量低频加速度与直线加速度。

压阻式传感器优点：灵敏系数大，分辨率高，频率响应高，体积小。

缺点：压阻式传感器多由半导体材料构成，由于半导体材料对温度很敏感，因此压阻式传感器的温度误差较大，必须要有温度补偿。

应用：主要用于测量压力、加速度和载荷等参数。

电感式传感器：利用线圈自感或互感的变化，实现测量的一种装置。

其核心部分是可变自感或可变互感，再将被测量转化成线圈自感或线圈互感的变化时，一般要利用磁场作为媒介或利用铁磁体的某些现象。

工作原理：把被测位移转换成线圈的自感或互感的变化，从而实现测量的一类传感器。

分类：变气隙型、变截面积和螺管型。

优点：结构简单可靠、输出功率大、输出阻抗小、抗干扰能力强、对工作环境要求不高、分辨力较高、示值误差一般为示值范围的0.1%—0.5%、稳定性好。

缺点：频率响应低、不宜用于快速测量。

电涡流传感器：工作原理：金属导体置于变化着的磁场中，导体内会产生感应电流，这种电流像水中旋涡那样在导体内转圈，所以称之为电涡流或涡流，这种效应就称之为涡流效应。

电涡流式传感器就是在这种涡流效应的基础上建立起来的。

形成涡流具备的条件：①存在交变磁场②导电体处于交变磁场之中。

低频透射涡流传感器：工作原理：若将激励频率降低，涡流的贯穿深度将加厚，可做成低频透射传感器，发射线圈L1和接收线圈L2绕在绝缘框架上，分别安放在被测材料的上下方，线圈中的电流I将产生一个交变磁场，没有被测材料M时，L1的磁场将直接贯穿L2，感生出交变电动势e，加上被测材料，产生的磁力线要穿透M，并在其中产生涡流，消耗了部分磁场能量，使其达到的磁力线减少，相应的e也随着减少，e的大小反映了材料的厚度。

压磁式传感器：压磁效应具体内容：①材料受到压力时，在作用力方向磁导率μ减小，而作用力向垂直方向，μ略有增大；作用力是拉力时，其效果相反；②作用力取消后，磁导率复原；③铁磁材料的压磁效应还与外磁场强度有关。

工作原理：利用电磁感应原理把两个平面绕组间的相对位移量转换成电信号。

优点：输出功率大、抗干扰能力强、过载性好、结构与电路简单、能在恶劣环境下工作、寿命长。

缺点：测量精度不高（误差约为1%），反应速度低。

应用：适合重工业、化学工业等部门应用，比如冶金、矿山、造纸、印刷、运输等工业生产领域。

感应同步器：是利用两个平面形绕组的互感随位置不同而变化的原理组成的。

应用：测量直线（长感应同步器）或转角位移（圆感应同步器）。

优点：①具有较高的精度与分辨力；②抗干扰能力强；③使用寿命长，维护简单；④可以作长距离位移测量；⑤工艺性好，成本低，便于复制和成批生产。

长感应同步器应用：大位移静态与动态测量中，例如三坐标测量机、程控数控机床机加工中的测量装置等。

圆感应同步器应用：用于机床和仪器的转台以及各种回转伺服控制系统中。

电容式传感器：是将被测量的变化转换为电容量变化的一种装置，实质上就是一个具有可变参数的电容器。

优点：结构简单、动态响应快、易实现非接触测量。

缺点：易受干扰和分布电容影响。

广泛应用于压力、位移、加速度、液位、成分含量等测量中。

分类：①变极距型电容传感器②变面积型电容传感器③变介电常数型电容传感器。

应用：电容式传感器可用来测量直线位移、角位移、振动振幅，尤其适合测量高频振动振幅、精密轴系回转精度、加速度等机械量。

还可用来测量压力、压差、液位、料面、成分含量、非金属材料的涂层、油膜等的厚度，测量电介质的湿度、密度、厚度等，在自动检测和控制系统中夜常常用来作为位置信号发生器。

电容式位移传感器：传感器测量电极和被测物体电极组成平板电容器的两个电容极板，当交流电源加在传感器测量电极上时，传感器测量电极上产生的典雅与平板电容器电极之间的距离成正比，该交流电压经检波、放大后，作为模拟信号输出。

应用：测量各种导电材料的间隙、长度、尺寸或位置以及纳米级要求的金属箔、绝缘材料薄膜的厚度，还可以用作金属、非金属零件尺寸精密检验。

容栅式传感器：在变面积型电容传感器的基础上发展起来的一种新型传感器。

优点：结构简单、动态响应快、易实现非接触测量，具有多级电容带来的平均效应，且采用闭环反馈式等测量电路减小了寄生电容的影响、提高了抗干扰能力、提高了测量精度、极大地扩展了量程。

闭环反馈式传感器原理：一般是把系统输出通过反馈环节变化成反馈量，然后与输入进行比较产生一个偏差信号。

此偏差信号经前向环节放大后调节反馈量，直至偏差信号为零的平衡状态，此时输出即为测得值。

磁电式传感器：是通过磁电作用将被测量（如振动、位移、转速等）转换成电信号的一种传感器。

工作原理：根据法拉第电磁感应原理，N匝线圈在磁场中运动切割磁力线或线圈所在磁场的磁通变化时，线圈中所产生的感应电动势e的大小取决于穿过线圈的磁通Φ的变化率e=-N*（dΦ/dt）。

磁电感应式传感器：利用导体和磁场发生相对运动而在导体两端输出感应电动势。

工作原理：是以电磁感应原理为基础的。

优点：是一种机—电能量变换型传感器，不需要供电电源，电路简单，性能稳定，输出阻抗小，又具有一定的频率响应范围。

缺点：尺寸大，重量大。

应用：适用于振动、转速、扭矩等测量。

变磁通式传感器：测量旋转物体的角速度。

霍尔式传感器：霍尔效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势的现象。

基于霍尔效应院里而将被测量，如电流、磁场、位移、压力、压差、转速等转换成电动势输出的一种传感器。

优点：结构简单，体积小，坚固，频率响应宽，动态范围大，无触点，使用寿命长，可靠性高，易于微型化和集成电路化。

缺点：转换频率低，温度影响大，要求转换精度较高时必须进行温度补偿。

应用：测量技术，自动化技术，信息处理等方面。

霍尔式位移传感器：霍尔电动势的极性表示了元件位移的方向。

磁场梯度越大，灵敏度越高；磁场梯度越均匀，输出线性度就越好。

为了得到均匀的磁场梯度，往往将磁钢的磁极片设计成特殊形状，这种位移传感器可用来测量±0.5mm的小位移，特别适用于微位移、机械振动等测量。

若霍尔元件在均匀磁场内转动，则产生与转角的正弦函数成比例的霍尔电压，因此可用来测量角位移。

磁栅式传感器：主要由磁栅和磁头组成，磁栅上录有等间距的磁信号，它是利用磁带录音的原理将等节距的周期变化的电信号用录磁的方法记录在磁性尺子或圆盘上而制成的装有磁栅传感器的仪器或装置工作时，磁头相对于磁栅有一定的相对位移或相对位置。

这个过程中，磁头把磁栅上的磁信号读出来，这样就把被测位置或位移转换成电信号。

磁头分为动态磁头和静态磁头。

区别：静态磁头与磁栅之间没有相对运动的情况下也有信号输出。

压电式传感器：是一种典型的“双向传感器”。

属一种发电式传感器。

压电效应：当沿着一定方向对某些电介质加力而使其变形时，在一定表面上产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这一现象称为正压电效应。

当在电介质的极化方向施加电场，这些电介质就在一定方向上产生机械变形或机械压力；当外加电场撒去是，这些变形或应力也随之消失，此即称为逆压电效应。

工作原理：是以某些物质的压电效应为基础。

应用：利用正压电效应可以制成压电电源和电压发生器，利用逆压电效应可制成超声发生器和电声器件。

分类：①压电式加速度传感器：具有体积小、重量轻等优点②压电式测力传感器：通常使用的是荷重垫圈式，由基座、盖板、石英晶片、电极、绝缘件以及信号引出插座等组成③PVDF压电薄膜：化学性质稳定，灵敏度高，与人体接触安全舒适，因此非常适合作为生物医学工程的传感元件④集成化压电传感器。

优点：体积小、重量轻、结构简单、工作可靠、固有频率高、灵敏度和信噪比高。

光电式传感器：一般由辐射源、光学通路和光电器件三部分组成。

工作原理：首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后通过光电器件变换成电信号。

优点：频谱宽、不易受电磁干扰的影响、非接触测量、高精度、高分辨力、高可靠性、反应快。

光纤传感器：分类：分为功能型（或称物性型、传感型）和非功能型（或称结构型、传光型）两大类。

优点：①抗电磁干扰能力强②柔软性好③光纤集传感与信号传输于一体，利用它很容易构成分布式传感测量④灵敏度高、耐腐蚀、便于遥测、结构简单、耗电少。

光栅式传感器：特点：①精度高②大量程测量兼有高分辨力③可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的自动化④具有较强的抗干扰能力。

激光式传感器：由激光器、光学零件和光电器件所构成的激光测量装置能将被测量转换成电信号。

热电式传感器：热电效应：将两种不同性质的导体A、B串接成一个闭合回路，如果两接合点处的温度不同（T0≠T1），则在两导体间产生热电动势，并在回路中有一定大小的电流。

分类：热电偶传感器、热电阻传感器、热敏电阻传感器。